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文檔簡介
第三篇
非煤礦床回采工作過程第十一章落礦第十二章礦石運(yùn)搬第十三章采場地壓管理概述非煤礦床回采的主要作業(yè)包括落礦、運(yùn)出采場和地壓管理。落礦普遍采用鑿巖爆破法;礦石運(yùn)搬采用耙運(yùn)設(shè)備或無軌運(yùn)搬設(shè)備;地壓管理利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性或充填或崩落圍巖等措施。概述非煤礦床回采工作過程中的費(fèi)用約占采礦總成本的30-50%。因此,采用合理的落礦、礦石搬運(yùn)及地壓管理方法,對降低采礦成本、提高勞動生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)都有重要意義。第十一章落礦概述淺孔落礦中深孔落礦深孔落礦深孔擠壓落礦第十一章落礦落礦:將礦石從礦體上分離出來并破碎成一定塊度的過程。對落礦方法的要求:1)作業(yè)安全。2)崩礦完全。3)設(shè)計范圍外的礦巖破壞最少。4)大塊少且塊度均勻。5)能滿足礦塊生產(chǎn)能力的要求。6)落礦費(fèi)用要低。落礦方法:鑿巖爆破落礦;機(jī)械落礦。水力落礦;溶解落礦。第十一章落礦鑿巖爆破法分類淺孔:深度不大于3-5m,孔徑30-46mm。
中深孔(接桿深孔):深度不大于15m,孔徑50-70mm。
深孔:深度大于15m,孔徑>90mm。
藥室:專用巷道和硐室,集中裝藥落礦。一、淺孔落礦1.炮孔布置:一次采全厚的緩傾斜薄礦體水平布置緩傾斜中厚礦體水平布置,垂直布置(上向,下向)急傾斜礦體水平布置,垂直布置水平炮孔落礦,頂板平整,但同時爆破的炮孔數(shù)量受限,礦石穩(wěn)固性差時。垂直炮孔落礦,允許一次爆破較多的炮孔。頂板不平整,礦石較穩(wěn)固時。
炮孔布置方向,應(yīng)盡量與礦體層理和裂隙面垂直,以提高破碎質(zhì)量,減少大塊產(chǎn)出率。一、淺孔落礦圖11-1淺孔落礦炮孔布置示意圖(a)單層回采;(b)下向梯段分層回采;(c)上向梯段分層回采(a)緩傾、??;(b),(c)緩傾、中厚;(de)急傾一、淺孔落礦2.鑿巖設(shè)備電動鑿巖機(jī):中硬以下的礦石;風(fēng)動鑿巖機(jī):(手持、氣腿)中硬以上的礦石。3.淺孔落礦的評價優(yōu)點(diǎn):炮孔布置較均勻,裝藥量較少,礦石破碎質(zhì)量好,大塊率低,而且炮孔布置靈活。缺點(diǎn):勞動強(qiáng)度大,材料消耗高,安全性差,粉塵高,每次爆破礦石量少。適用條件:一般用于厚度在5~8m以下的不規(guī)則礦體。二、中深孔落礦孔深不大于15m,孔徑Φ50-70mm。1.
炮孔布置炮孔布置方式:扇形布置(垂直,水平);平行布置(垂直,水平)。圖11-3平行中深孔(a)垂直平行孔;(b)水平平行孔圖11-4扇形中深孔(a)垂直扇形孔;(b)水平扇形孔1-鑿巖巷道;2-鑿巖天井;3-鑿巖硐室炮孔最小抵抗線一般為釬頭直徑的23~30倍,扇形孔的孔底距a為最小抵抗線的0.85~1.2倍,扇形孔的扇面距一般與最小抵抗線相同。圖11-5扇形炮孔布置a-最大孔間距;b-爆破范圍;c-放射中心。二、中深孔落礦2.鑿巖設(shè)備風(fēng)動導(dǎo)軌式中型和重型鑿巖機(jī),YG-40,80等;CZZ-700鑿巖臺車。3、評價與適用條件落礦能力大,可使鑿巖、裝藥爆破和出礦在時間與空間上互不干擾。但中深孔落礦由于炮孔多為扇形布置,炸藥在爆破范圍內(nèi)分布不均勻而易出大塊。礦體邊界處的礦石損失和貧化也不易掌握。一般用于厚度5~8m以上的礦體。極為廣泛。三、深孔落礦孔深H>15m,炮孔直徑Φ>90mm。1.炮孔布置炮孔角度不同垂直布置,多用平行布置水平布置,扇形、束狀傾斜布置,平行炮孔排列不同扇形、平行、束狀(鑿巖硐室內(nèi)鉆鑿幾排排面傾角不同的炮孔)三、深孔落礦炮孔布置扇形孔:放射狀平行孔:并排狀束狀孔(一個鑿巖硐室鉆鑿幾排排面傾角不同的炮孔)圖11-11,P89圖11-6水平深孔布置圖
a–平行孔圖11-6水平深孔布置圖
b–扇形孔圖11-6水平深孔布置圖
c–束狀孔圖11-7垂直深孔布置圖
a–平行孔;b–扇形孔三、深孔落礦2.鑿巖設(shè)備潛孔鉆機(jī)或牙輪鉆機(jī)。YQ-100A潛孔鉆,90~105mm,25~30m。3、評價勞動生產(chǎn)率高,采準(zhǔn)工程量小,勞動條件好,工作安全性高。大塊產(chǎn)出率高,礦石損失大,貧化率高。厚度大于5~8m,礦體形態(tài)規(guī)則,礦體和圍巖接觸面容易分離的礦體。四、深孔擠壓爆破落礦幾個概念補(bǔ)償空間:崩落后破碎礦石所占據(jù)的空間與原始體積之差,為容納碎脹礦石而需開掘的空間。自由空間爆破:崩落的礦石具有足夠的補(bǔ)償空間,可以充分松散爆破的爆破方法。礦石碎脹系數(shù)1.3-1.4。擠壓爆破:如果崩落之前未留或未留出足夠的補(bǔ)償空間,而是使崩落的礦石向相鄰的已崩落礦巖進(jìn)行擠壓,以獲得一部分補(bǔ)償空間,這種爆破方法叫擠壓爆破。無補(bǔ)償空間擠壓爆破
小補(bǔ)償空間擠壓爆破礦石碎脹系數(shù)1.1-1.3。四、深孔擠壓爆破落礦自由空間爆破作用原理第一階段應(yīng)力波傳至自由面時,附近的礦石被反射的拉應(yīng)力波破壞。此時,入射波能幾乎全部變?yōu)榉瓷洳?,剝離下的碎塊拋向自由空間。第二階段:
膨脹的氣體使裂隙擴(kuò)大破裂,并將碎塊拋擲出去,拋擲的碎塊互相撞擊獲得進(jìn)一步破碎。(a)自由空間爆破;(b)擠壓爆破l—入射波;2—反射波;3—透射波圖11-7爆破應(yīng)力波在不同介質(zhì)中的傳播四、深孔擠壓爆破落礦擠壓爆破作用原理第一階段應(yīng)力波傳至自由面時,有一部分作為透射波傳入礦巖,反射波能量減弱不利礦石破碎,另一方面,松散巖礦擠壓在工作面上,延緩了礦體內(nèi)裂隙的形成,意味著延長了爆破應(yīng)力波的作用時間,使爆破能量得以充分發(fā)揮,并使礦石得到均勻破碎。第二階段
膨脹的氣體使裂隙破壞,并將破碎礦體向松散介質(zhì)推移和擠壓,在此過程中巖石獲得再次破碎。四、深孔擠壓爆破落礦擠壓爆破評價優(yōu)點(diǎn)減少或取消了補(bǔ)償空間,不僅降低了礦塊的切割工程量,也有利于礦體的穩(wěn)定。擠壓爆破的效果好,既降低了大塊產(chǎn)出率,也提高了放礦和運(yùn)搬礦石的速度。缺點(diǎn)壓實后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難;崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。第十二章礦石運(yùn)搬重力運(yùn)搬電耙運(yùn)搬自行設(shè)備運(yùn)搬運(yùn)搬方式評價概述概念礦石運(yùn)搬將回采崩落的礦石,從工作面運(yùn)搬到運(yùn)輸水平的過程。運(yùn)輸:指在階段運(yùn)輸平巷中的礦石移運(yùn);
運(yùn)搬:將礦石從落礦地點(diǎn)運(yùn)送到運(yùn)輸巷道裝載處。和煤礦相比?概述運(yùn)搬方法重力運(yùn)搬機(jī)械運(yùn)搬
電耙,自行設(shè)備運(yùn)搬,自動給礦機(jī)和輸送機(jī)運(yùn)搬。爆力運(yùn)搬水力運(yùn)搬第一節(jié)
重力運(yùn)搬重力運(yùn)搬工作面崩落的礦石借重力由采場自溜入礦塊底部的放礦漏斗,再放入運(yùn)輸巷的礦車中外運(yùn)。
放礦漏斗是礦塊底部接受礦石的巷道(稱為受礦巷道)形式之一,普通放礦漏斗見圖12-1。放礦漏斗位于礦塊的底柱(高5~8m)內(nèi),漏斗間距為4~6m至6~8m,坡面角(45~55°)。崩落的礦石借重力自溜入放礦漏斗后,用閘門控制裝車。
圖12-1普通放礦漏斗放礦重力運(yùn)搬時的漏斗多采用不帶二次破碎巷道的普通放礦漏斗。不需專門的運(yùn)搬設(shè)備;礦塊的底柱礦量少。但由于其放礦能力小,放礦條件差,處理大塊時易損壞漏口閘門等,多用于淺孔落礦的薄及極薄礦體。放礦漏斗圖12-2振動出礦示意圖l—振動臺面;2—彈性元件;3—慣性振動器;4—電動機(jī);5—機(jī)架;h—眉線高度;l—振動臺面埋設(shè)深度堵漏或放礦不暢原因:漏斗放礦時,由于大塊、礦石粘結(jié)、粉礦多。解決方法振動出礦機(jī)爆破風(fēng)動錘或液壓錘第一節(jié)
重力運(yùn)搬應(yīng)用范圍主要用于急傾斜薄及極薄礦體??請霾傻V法,傾角不小于50~55°;崩落采礦法,65~80°;傾角小于上述值時,厚度大的礦體,可在底板巖石中開掘放礦漏斗。第二節(jié)電耙運(yùn)搬崩落的礦石從采場運(yùn)搬到階段運(yùn)輸水平的過程中,只要采用了運(yùn)搬機(jī)械,就稱為機(jī)械運(yùn)搬。按采用的運(yùn)搬機(jī)械不同,機(jī)械運(yùn)搬方法又可分為電耙運(yùn)搬、無軌自行設(shè)備運(yùn)搬和輸送機(jī)運(yùn)搬。目前,輸送機(jī)運(yùn)搬只在開采少數(shù)礦石不堅固的緩斜礦體時采用。電耙運(yùn)搬是一種常用的機(jī)械運(yùn)搬方法。第二節(jié)電耙運(yùn)搬1.電耙設(shè)備組成:耙斗(斗箱容積0.2-0.3m3)、牽引鋼絲繩和絞車。耙斗形式:箱形軟、碎;
篦形堅、硬塊狀。有效運(yùn)搬距離向下≯60m,30~40m效果好;水平≯40~50m,20~30m效果好。傾角向上10~15°
向下25~30°圖12-3箱形耙斗(a)刃板;(b)刃齒圖12-4篦形耙斗(a)單面耙斗;(b)雙面耙斗第二節(jié)電耙運(yùn)搬電耙絞車雙滾筒:直線耙運(yùn),寬度??;三滾筒:耙運(yùn)寬度大。l——礦柱;2——滑輪;3——耙斗;4——鋼絲繩;5——電耙絞車;6——礦石溜井;7——采下礦石;8——已采礦房;9——待采礦房圖12-5三滾筒絞車耙運(yùn)礦石第二節(jié)電耙運(yùn)搬2.電耙運(yùn)搬生產(chǎn)率地下礦山運(yùn)搬距離:一般30~50m;耙斗容積:0.2~0.5m3;絞車功率:15~55kW;生產(chǎn)率:150~500t/d;臺班生產(chǎn)能力:30~100t。第二節(jié)電耙運(yùn)搬3.電耙巷道和受礦巷道布置1)受礦巷道布置采場中的礦石借自重經(jīng)過受礦巷道流入電耙巷道(耙礦巷道)。受礦巷道(直接接受崩落礦石的巷道):(1)漏斗式:圓形、方形;對稱式、交錯式。(2)塹溝式:“打通漏斗”;(3)平底式:拉底水平和電耙巷道在同一水平。圖12-7漏斗布置形式圖12-8漏斗細(xì)部結(jié)構(gòu)
(a)對稱布置;(b)交錯布置l—電耙巷道;2—斗穿;3—漏斗頸;
4—漏斗;5—桃形礦柱(1)漏斗每個漏斗擔(dān)負(fù)的放礦面積30~50m2。應(yīng)用廣泛,適用各種礦石條件。圖12-9塹溝式受礦巷道1—電耙巷道;2—斗穿;3—塹溝塹溝式受礦巷道,將同排各漏斗沿縱向連通,形成一個V型溝槽,以這種溝槽代替漏斗成為受礦巷道。受礦巷道的放礦口較漏斗大,放礦過程中堵漏事故較少;對礦塊底柱的切割較大,降低了礦柱的穩(wěn)定性;適用:礦石中等穩(wěn)固以上的礦體。(2)塹溝塹溝施工方法1)由電耙道向里打斗穿,然后向上打斗頸,并繼續(xù)上掘形成切割小井,斗頸與塹溝巷道貫通。2)在塹溝巷道中向上打扇形中深孔或淺孔,以切割井為自由面,爆破后形成開塹溝的自由面(小立槽)3)最后這個切割小立槽為爆破自由面進(jìn)行逐排爆破,把整個塹溝拉開。圖12-10平底式受礦巷道(a)兩條電耙巷道;(b)一條電耙巷道l-溜井;2-電耙絞車硐室;3-電耙巷道;4-放礦口;5-拉底巷道特點(diǎn):受礦巷道與電耙巷道的底板在同一標(biāo)高水平?;夭傻V塊時崩落的礦石在平底式受礦巷道中堆成三角形,隨電耙的運(yùn)搬和回采的進(jìn)行,采落的礦石不斷流入電耙巷道。采切工程量少,放礦條件好,礦塊底柱尺寸小放礦結(jié)束后殘留的三角形礦堆,要待下階段回采時才能回收,故礦石損失和貧化較大;對礦塊底柱破壞更大適用:礦石穩(wěn)固。(3)平底式受礦巷道第二節(jié)電耙運(yùn)搬3.電耙巷道和受礦巷道布置2)電耙巷道布置礦塊留有底柱時,電耙巷道一般布置于運(yùn)輸巷道上方3-6m處的底柱內(nèi),其間用礦石溜井聯(lián)系。溜井的容量≥一列車的礦石容量。無底柱時,電耙巷道也有與運(yùn)輸巷道設(shè)在同一水平,耙運(yùn)的礦石經(jīng)溜井放至下一階段的運(yùn)輸巷道集中出礦。布置在運(yùn)輸巷道頂板,耙運(yùn)礦石經(jīng)過裝車臺直接裝入礦車。圖12-6電耙在電耙巷道中耙運(yùn)礦石1—階段運(yùn)輸巷;2—穿脈巷道;3—礦石溜井;4—電耙巷道;5—漏斗穿;6—漏斗工作面崩落的礦石借自重經(jīng)直接接收礦石的受礦巷道,流入電耙巷道,由電耙耙運(yùn)至礦石溜井。2(a)電耙巷道直接位于運(yùn)輸巷道頂板上(b)電耙巷道與階段巷道等高1-漏斗;2-斗穿;3-電耙道;4-階段運(yùn)輸巷道;5-礦車上口輪廓;6-電耙絞車;7-滑輪;8-耙頭;9-階段巷道;10-主階段運(yùn)輸大巷;11-溜井第二節(jié)電耙運(yùn)搬4.電耙運(yùn)搬評價優(yōu)點(diǎn):構(gòu)造簡單,設(shè)備費(fèi)用低,移動方便,堅固耐用,維修便宜,適用范圍廣。缺點(diǎn):運(yùn)輸間斷,鋼絲繩磨損大,電能消耗量多,礦石易粉碎,耙運(yùn)距離增加時生產(chǎn)率下降。使用:耙運(yùn)直接裝車,耙運(yùn)至溜井。第三節(jié)自行設(shè)備運(yùn)搬有軌自行設(shè)備(如裝載機(jī)+礦車)自行設(shè)備(無軌)裝運(yùn)機(jī);鏟運(yùn)機(jī);電鏟和自卸卡車;裝巖機(jī)和自行礦車。圖12-11ZYQ-14型裝運(yùn)機(jī)帶有自卸車箱鏟斗:0.3m3;車廂:1.8m3;風(fēng)繩,運(yùn)距:小于50m;臺班效率:120~150t。裝運(yùn)機(jī)1)裝運(yùn)機(jī)型號①國產(chǎn):ZYQ-14型ZYQ-12型②進(jìn)口T4G、T2G2)缺點(diǎn):①壓氣消耗量大;費(fèi)用高;②設(shè)備尾部拖著長長的風(fēng)繩進(jìn)行作業(yè),一則不方便,二則受到繩長限制,故運(yùn)距受到限制。③增加了脈外采準(zhǔn)工作量。圖12-12ZLD-50型鏟運(yùn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖本身不帶儲料車廂,而是帶一個大容積的鏟斗。鏟斗2m3;(0.75~10)柴油或電力驅(qū)動,運(yùn)距不受限制(150~200m);行走速度快(3~40km/h),效率高(臺班效率平均200t)。鏟運(yùn)機(jī)(1)優(yōu)點(diǎn):①鏟運(yùn)機(jī)燒柴油,尾部不帶風(fēng)繩,行走方便,工作靈活,運(yùn)距不受限制。②鏟運(yùn)機(jī)本身不帶車箱,只是前端裝有鏟斗,容積較大,鏟起礦石后,直接倒入溜井中,不必再裝入礦車中。③有效運(yùn)距大,行走速度快,爬坡能力較大。(2)缺點(diǎn):裝礦巷道斷面要比裝運(yùn)機(jī)出礦要求的大;由于用柴油為動力,故污染空氣,影響工人健康。增加了設(shè)備維修費(fèi)用,增加了脈外采礦工程量。電鏟電鏟自行設(shè)備運(yùn)搬裝礦巷道自行設(shè)備搬運(yùn)時,受礦巷道:平底式、塹溝式。受礦巷道裝礦巷道運(yùn)輸平巷溜井。受礦巷道尺寸裝載機(jī)巷道,斷面2.2×2.2,間距6~8m,長度6~10m。裝運(yùn)機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)時,巷道高3~3.2m,寬3~5m,長度8~10m,曲率半徑10m。裝載機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)裝礦橫巷:間距為6~8m;長為6~10m;斷面為2.2×2.2m2。裝載機(jī)型號:ECE-26。缺點(diǎn):裝載機(jī)是有軌設(shè)備,必須在固定的軌道上行走,這樣使裝載寬度受到限制,不利于礦石的回收,同時需要人工作輔助的清理工作以及維修軌道。裝礦和運(yùn)輸互相干擾,影響出礦效率。裝載機(jī)Ⅰ-Ⅰ礦車ⅠⅡ-ⅡⅠ6~10m裝載機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)6~8MⅡⅠ-Ⅰ裝礦橫巷Ⅱ裝運(yùn)機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)1)結(jié)構(gòu)尺寸:①裝礦巷道寬度3~5m;②裝礦巷道長度8~10m;③裝礦巷道高度3~3.2m;④裝礦巷道彎邊曲率半徑R=10m;⑤每隔一定距開鑿一條放礦溜井。要求從放礦口到溜井之間的距離為50m左右。因為平均運(yùn)距超過50m時,效率降低。2)特點(diǎn):①屬無軌設(shè)備裝礦的底部結(jié)構(gòu),裝礦比裝載機(jī)靈活,不受太大限制,可在裝礦巷道的全寬上裝礦。②由于放礦口大,不易堵塞。鏟運(yùn)機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn):①可采用高效率的裝礦機(jī)械設(shè)備。②底部結(jié)構(gòu)形式簡單;③出礦口多,提高了采礦效率;④出礦口大,因而減少了漏口堵塞;⑤底柱礦量少,提高了礦石回收率。第四節(jié)礦石運(yùn)搬方法評價運(yùn)搬方法評價重力運(yùn)搬運(yùn)搬簡單,礦柱礦量少,費(fèi)用低放礦能力低開采急傾斜薄及極薄礦脈并采用淺孔落礦時廣泛采用第四節(jié)礦石運(yùn)搬方法評價
運(yùn)搬方法評價電耙運(yùn)搬構(gòu)造簡單,堅固耐用,移動靈活,適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣運(yùn)搬能力隨運(yùn)距增加而迅速減小廣泛采用第四節(jié)礦石運(yùn)搬方法評價自行設(shè)備運(yùn)搬機(jī)動靈活,運(yùn)搬能力大,既可用于回采,由可用于掘進(jìn)設(shè)備昂貴、維修工作量大。逐漸廣泛采用運(yùn)搬方法評價第五節(jié)礦塊底部結(jié)構(gòu)為了將礦石從采場運(yùn)搬到階段運(yùn)輸水平,需要在礦塊底部布置一些巷道,如接受礦石的巷道—受礦巷道、放礦巷道—如放礦口、礦石溜井等。有時,要在放礦前對不滿足放礦和運(yùn)輸要求的不合格大塊進(jìn)行再次破碎——二次破碎,此時需要設(shè)二次破碎巷道。礦塊底部結(jié)構(gòu)——礦塊底部為接受礦石、二次破碎和放出礦石所需掘進(jìn)的巷道組成及結(jié)構(gòu)形式的總稱。
第五節(jié)礦塊底部結(jié)構(gòu)(一)礦塊底部結(jié)構(gòu)的概念礦塊底部結(jié)構(gòu)是采礦方法的重要組成部分。是指從階段運(yùn)輸水平到拉底水平之間,所包括的受礦巷道,出礦巷道和放礦巷道的有機(jī)配合部分。它能夠使礦房或礦柱采下來的礦石,經(jīng)過這些巷道,利用礦石自重,或出礦設(shè)備的運(yùn)搬,裝入運(yùn)輸水平的礦車中。受礦部分——拉底巷道底板→電耙巷道頂板出礦部分——電耙道頂板→階段運(yùn)輸巷道頂板放礦部分——運(yùn)輸巷道頂板→階段運(yùn)輸巷道底板。第五節(jié)礦塊底部結(jié)構(gòu)礦塊底部結(jié)構(gòu)重力放礦底部結(jié)構(gòu)電耙出礦底部結(jié)構(gòu)無軌設(shè)備出礦底部結(jié)構(gòu)裝載機(jī)出礦底部結(jié)構(gòu)圖12-13礦石經(jīng)采空區(qū)重力運(yùn)搬閘門裝車的底部結(jié)構(gòu)1-落礦工作面;
2-爆破下的礦石;
3-礦石運(yùn)搬方向;
4-漏斗閘門;
5-礦車圖12-13礦石經(jīng)采空區(qū)重力運(yùn)搬閘門裝車的底部結(jié)構(gòu)1-落礦工作面;
2-爆破下的礦石;
3-人工溜礦井;
4-漏斗閘門;
5-礦車;
6-底柱圖12-15裝巖機(jī)裝載
礦車運(yùn)輸?shù)牡撞拷Y(jié)構(gòu)第十三章采場地壓管理概述礦柱支撐法采場支護(hù)方法充填法崩落圍巖法第十三章采場地壓管理地壓管理:為保證正?;夭桑扇〉臏p少或避免地壓危害的措施,或積極利用地壓開采,這種工作稱為地壓管理。采場地壓管理的基本目的:減小或避免地壓(礦山壓力)的危害,保證回采工作安全進(jìn)行。非煤礦山地壓管理包括:采場維護(hù)和采空區(qū)處理。非煤礦床地下開采的地壓形成機(jī)理與煤礦床開采相同,但由于礦體的賦存條件、礦巖力學(xué)性質(zhì)、采礦方法、采空區(qū)形狀及其面積大小的差異,使得地壓分布規(guī)律、表現(xiàn)(顯現(xiàn))形式及其劇烈程度與煤礦不完全相同,有自己的特點(diǎn)。采場地壓管理的基本方法:1)留礦柱維護(hù)采場;2)人工支護(hù);3)充填采空區(qū);4)崩落圍巖。
一、留礦柱維護(hù)采場
一、留礦柱維護(hù)采場不少非煤礦床的礦巖穩(wěn)固性很好,開采這類礦床時,回采過程中常常只留一些礦柱,利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性維護(hù)采場,一般不進(jìn)行人工支護(hù)。當(dāng)采空區(qū)達(dá)到一定范圍后,再回收礦柱,處理采空區(qū)。礦柱的形狀可以是圓形或矩形,間斷或連續(xù)留設(shè)。礦柱尺寸與礦體厚度、礦巖穩(wěn)固性等因素有關(guān),實踐中通常根據(jù)經(jīng)驗確定。礦柱礦量占礦塊礦量的比重從15-25%可達(dá)40-60%,回采礦柱時不僅效率低、礦石貧化率高、安全性差,而且除充填法外回收率一般不超過50%。
一、留礦柱維護(hù)采場
一、留礦柱維護(hù)采場采場暴露面積的穩(wěn)定性評價覆巖總重假說拱形假說礦柱的強(qiáng)度——各種經(jīng)驗公式礦石強(qiáng)度寬高比二、支護(hù)在礦巖不穩(wěn)固的情況下,需要采用人工支護(hù),以保證回采工作安全進(jìn)行。
非煤礦山采場支護(hù)主要有錨桿(錨噴)支護(hù)、錨桿桁架支護(hù)和長錨索支護(hù)、木材支護(hù),金屬支柱和液壓自移支架用得很少。長錨索在非煤礦山已成為采場支護(hù)的主要方法之一,用于加固上盤或下盤圍巖,有時也用于加固礦體。錨索長度從5~50m不等。與錨桿相比,長錨索的錨固范圍和錨固力大,錨桿的三種作用——懸吊作用、擠壓加固作用和組合梁作用都得到充分發(fā)揮,從而使被錨固礦巖的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。在生產(chǎn)實踐中,長錨索常與錨桿聯(lián)合加固圍巖。圖13-1鳳凰山銅礦長錨索與錨桿聯(lián)合支護(hù)采場頂板1—尾砂充填體;2—采場;3—長錨索;4—錨桿;5—礦體三、充填采空區(qū)目的:充填采空區(qū)能減緩巖層移動與地表下沉,有效地控制采場地壓;此外,采用這種地壓管理方法回采礦塊的礦石損失與貧化最小。應(yīng)用:在開采礦石價值或品位高,以及在覆巖不允許破壞或地表不允許塌陷的情況下,廣泛采用這種地壓管理方法。充填方式分類:根據(jù)采空區(qū)充填程度,分為:
1)全部充填;2)局部充填。根據(jù)回采和充填順序,分為:1)同時充填;2)隨后充填。按充填材料成分和輸送方法不同,分為:1)干式充填;2)水力充填;3)膠結(jié)充填。三、充填采空區(qū)1.干式充填干式充填包括自溜充填、機(jī)械充填和風(fēng)力充填。充填材料:廢石、巖石等。矸石充填系統(tǒng):采石場或廢石場破碎地面運(yùn)輸主充填井井下水平運(yùn)輸采場充填井采場內(nèi)運(yùn)搬、鋪平。評價:由于其充填效果差、勞動強(qiáng)度大、效率低,中小型礦山應(yīng)用較多。三、充填采空區(qū)2.水力(砂)充填充填過程:——將適當(dāng)?shù)某涮盍吓c水混合成濃度均勻的砂漿,利用自然壓頭或泵壓,通過管道或與管道相接的鉆孔,把充填料輸送到需要充填的回采工作面?!涮盍辖?jīng)過脫水之后,即形成充填體,而脫過的水則由池水順路天井流入巷道水溝和沉淀池,最后進(jìn)入水倉并排至坑外。充填系統(tǒng):充填材料選擇與加工充填料制備砂漿水力輸送充填體形成與脫水排泥充填材料:尾砂、爐渣、廢石、河砂等。圖13-2水力充填系統(tǒng)示意圖1–料倉;2–混砂溝;3–水槍;4–充填管路;5–采空區(qū);6–濾水墻;7-排水溝巷道;8-水池;9-水泵;10-水管;-11沉淀池;12-清水管路三、充填采空區(qū)水力(砂)充填評價1)優(yōu)點(diǎn):(1)可實現(xiàn)全面機(jī)械化,勞動生產(chǎn)率高,充填能力大,充填密度大。(2)對于礦體,賦存條件要求不嚴(yán)格,一般礦體均可使用。(3)礦石回收率高,貧化率低。(4)能開采用自燃性的礦石,可防止內(nèi)因火災(zāi)。(5)可以有效的利用尾砂、廢石。2)缺點(diǎn):(1)充填體具有松散性,沉縮率較大(7~10%)。(2)回采工藝復(fù)雜;(3)需要用大量的水,增加了排水設(shè)施和排水費(fèi)用;(4)惡化了井下坑道環(huán)境衛(wèi)生。充填費(fèi)用介于干式充填和膠結(jié)充填之間。三、充填采空區(qū)3.膠結(jié)充填1)由來:水力充填法和干式充填缺點(diǎn)們都未能很好地解決充填體的壓縮沉降問題,也沒有為回采礦柱創(chuàng)造安全方便的條件,因而還不能徹底防止巖層移動問題。
2)概念:在普通充填材料(骨料)中加入膠凝材料,使松散的充填材料膠結(jié),形成具有一定強(qiáng)度的充填體的充填方式。3)膠結(jié)充填材料:混凝土膠結(jié)充填料和尾砂膠結(jié)充填料。三、充填采空區(qū)4)膠結(jié)充填材料及組成(1)混凝土膠結(jié)充填料由膠凝材料、粗骨料和細(xì)骨料組成。膠凝材料目前主要用300~500號普通硅酸鹽水泥。粗骨料可以是采石場碎石、采掘的廢石、卵石、山砂和河沙等。細(xì)骨料用來改善充填材料的流動性能,常用的有天然沙和選礦廠尾砂。骨料中粗骨料約占60%~70%,細(xì)骨料占30%~40%。粗骨料的粒徑為5~50mm(但不得大于管徑的1/3),細(xì)骨料的粒徑為0.15~5mm。(2)尾砂膠結(jié)充填料不用粗骨料。三、充填采空區(qū)5)膠結(jié)充填料的配比膠結(jié)充填料的配比應(yīng)滿足對充填體強(qiáng)度的要求,有較好的流動性,便于輸送和澆注。充填采場時充填體的單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于35Mpa,構(gòu)筑人工假底時達(dá)到7~10MPa。尾砂膠結(jié)充填料的配比,主要是確定水泥與尾砂的質(zhì)量比和輸送濃度。水泥與尾砂的質(zhì)量比,一般充填采場時為1:30~1:20,構(gòu)筑人工假底時為1:6~1:5。輸送濃度對充填體強(qiáng)度和充填料流動性有直接影響,一般為65%~72%。三、充填采空區(qū)6)膠結(jié)充填料的制備和輸送(1)混凝土膠結(jié)充填料制備方式:間歇攪拌式、連續(xù)攪拌式和半分離制備。間歇攪拌式是將水泥和骨料按一定比例送入攪拌機(jī),加水?dāng)嚢韬笥玫V車或汽車等間歇式運(yùn)輸設(shè)備送到充填地點(diǎn)。連續(xù)攪拌式是將攪拌后的充填料通過管路以自溜的方式連續(xù)輸送到井
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